1.2. Виды разрушения фундаментов в процессе эксплуатации (ч. 1)
Основными причинами разрушения фундаментов в процессе эксплуатации являются: коррозия материала фундамента под воздействием агрессивной среды; нарушение режима эксплуатации технологического оборудования; динамические воздействия технологического и подъемно-транспортного оборудования; перегрузка фундаментов и некачественное исполнение их.
Под разрушением материала фундамента следует понимать различные коррозионные явления, трещины, сколы, изломы, оголение арматуры. При рассмотрении причин разрушения фундаментов замечено, что разрушение материала чаще всего происходит в результате попаданий на конструкцию фундамента агрессивных технологических растворов. Наибольшему влиянию агрессивных воздействий подвержены фундаменты производственных зданий химической, алюминиевой и нефтехимической промышленности. Интенсивность разрушения материала фундамента зависит от степени агрессивности технологических растворов, которая, в свою очередь, зависит от вида раствора, концентрации, температуры и частоты проливов. Проливы агрессивных жидкостей происходят при выполнении технологических процессов в результате нарушения плотности и герметизации технологических аппаратов, насосов, трубопроводов, лотков и зумпфов.
В 1973—1976 гг. были проведены натурные обследования железобетонных фундаментов производственных зданий глиноземных цехов рада алюминиевых заводов [14]. Они показали, что железобетонные фундаменты, подвергающиеся постоянному воздействию алюминатно-щелочных растворов, интенсивно корродируют. Наибольшее разрушение наблюдается в отделениях мокрого размола, выщелачивания, сгущения, фильтрации и выпаривания глинозема. На поверхности конструкций наблюдается разрушение защитного слоя бетона и образование трещин с шириной раскрытия до 3 мм.
Совместный анализ характера деформаций фундаментов производственных зданий глиноземных цехов и полученных дифрактограмм бетонов [15] показывает, что разрушение фундаментов происходит в результате химического взаимодействия гидросиликатов кальция цемента с алюминатно-щелочными растворами с образованием метасиликата натрия и гидроокиси кальция. В присутствии содового раствора образуются различные комплексные карбонатные соединения, которые, кристаллизуясь в бетоне, создают кристаллизационное давление и разрушают бетон. Аналогичным образом разрушение бетона происходит при кристаллизации в его порах, капиллярах и микротрещинах метасиликата натрия и гиббсита, содержащегося в алюминатно-щелочном растворе.
Значительные разрушения фундаментов наблюдаются в криолитовых цехах, а также в отделении регенерации фтористых солей алюминиевых заводов, занимающихся производством плавиковой кислоты, криолита и других фтористых соединений [15]. В фундаментах отмечаются разрушения защитного слоя бетона, образование в нем раковин и пустот, коррозия арматурной стали. Особенно характерно разрушение бетона в местах расположения анкерных болтов. Жидкая среда, содержащая плавиковую, кремнефтористоводородную и серную кислоты, стекая по анкерным болтам, вызывает их коррозию. Продукты коррозии, увеличиваясь в объеме в 2—2,5 раза, вызывают в бетоне значительные усилия, в результате которых образуются трещины, идущие к наружной поверхности в радиальном направлении по наиболее тонкому сечению.
Процесс получения плавиковой кислоты и фтористых солей сопровождается выделением агрессивных веществ, ряд из которых находится в газообразном состоянии. Попадание такой среды на фундаменты, а также периодические гидросмывы вызывают их интенсивную коррозию. В местах разрушения бетон свободно разбирается руками или отслаивается при постукивании по нему молотком. Прочность бетона, подверженного коррозии, составляет от 0,9 до 5 МПа. В местах интенсивной коррозии бетона происходит оголение арматуры, при этом глубина коррозии арматуры достигает 0,2-0,3 мм и более.
Опыт эксплуатации фундаментов и подземных сооружений электролизных цехов показывает, что чаще всего причиной их разрушения является электрохимическая коррозия арматуры в бетоне под действием блуждающих токов утечки. В этих цехах постоянный электрический ток, потребляемый в технологическом процессе, достигает тысяч и десятков тысяч ампер [16]. Утечка тока происходит из-за смачивания и загрязнения изоляционных устройств. Скорость разрушения конструкций определяется плотностью тока стекания и зависит от конструктивных особенностей фундаментов.